Transmission de deux caractères chez la drosophile

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2011 | Académie : France métropolitaine
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Transmission de deux caractères chez la drosophile

Génétique et évolution

Corrigé

4

Terre et univers

svtT_1106_07_00C

France métropolitaine • Juin 2011

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

> À partir des informations extraites des documents 1, 2 et 3, mises en relation avec vos connaissances, expliquez les résultats phénotypiques obtenus lors du deuxième croisement.

Des schémas d’interprétation au niveau chromosomique sont attendus.

Document 1

Premier croisement

On étudie chez la drosophile la transmission de deux couples d’allèles codant pour deux caractères : la couleur des yeux et la longueur des ailes.

Les parents sont homozygotes pour les deux gènes étudiés.


D’après Biologie, Tle, Nathan, 1983.

Document 2

Deuxième croisement


D’après Biologie, Tle, Nathan, 1983.

Document 3

Paire de chromosomes en prophase I de méiose


D’après Biologie, Tle S spécialité SVT, Hatier, 2002.

Comprendre le sujet

  • Implicitement, on admet que la différence phénotypique entre les mouches parentales est due à un seul gène pour chaque caractère envisagé.
  • Le résultat du premier croisement permet d’établir les relations entre les allèles des deux gènes : dominance et récessivité, puis d’en déduire que le deuxième croisement est un test-cross.
  • Le test-cross permet de déterminer les types de gamètes fabriqués par les individus hétérozygotes F1 et leurs proportions respectives puis d’en déduire si les gènes concernés sont liés ou non (4 types de gamètes avec, chacun, une fréquence de l’ordre de 25 % = gènes non liés ; 4 types de gamètes dans des proportions différentes = gènes liés).
  • Il faut déduire ici des proportions expérimentales que les gènes sont liés et expliquer le mécanisme à l’origine de gamètes recombinés, donc ne pas traiter le brassage interchromosomique et se limiter au brassage intrachromosomique.
  • Bien voir que deux choses doivent être expliquées : le mécanisme qui aboutit à la production de gamètes recombinés d’une part et, d’autre part, le faible pourcentage de ces gamètes par rapport aux gamètes parentaux.

Mobiliser ses connaissances

Le brassage intrachromosomique, ou recombinaison homologue par crossing-over, a lieu entre chromosomes homologues appariés, lors de la prophase de la première division de méiose.

Corrigé

Exploitation du document 1

On admet que la différence phénotypique entre les parents est due à un seul gène pour chaque caractère (longueur des ailes et couleur des yeux). Pour écrire les génotypes des mouches, on utilise le symbolisme suivant pour les allèles : vg+ = aile longue, vg = aile vestigiale et pu+ = œil rouge, pu = œil pourpre.

Les parents étant homozygotes, ils ont pour génotypes : vg+vg+, pu+pu+ pour la femelle à ailes longues et yeux rouges et vgvg, pupu pour le mâle à ailes vestigiales et yeux pourpres.

À ce stade, on ne peut écrire les génotypes sous forme de fractions car on ne sait pas si les gènes concernés sont liés ou non.

Le génotype de la descendance homogène (F1) est donc : vg+vg, pu+pu. Le phénotype de ces F1 étant « ailes longues, yeux rouges », vg+ et pu+ sont des allèles dominants, vg et pu des allèles récessifs.

Exploitation du document 2

Les femelles F1 étant croisées avec des mâles double récessifs, il s’agit donc d’un croisement test (test-cross). Puisque les mâles présentent les deux phénotypes récessifs, ils sont obligatoirement homozygotes et ne produisent que des gamètes vg, pu. En conséquence, les phénotypes de la descendance traduisent les génotypes et les proportions des gamètes produits par les ­mouches F1, soit :

vg+, pu+ = 43,5 %vg, pu+ = 6,5 %

vg, pu = 43,5 % vg+, pu = 6,5 %

Les femelles hybrides F1 ont donc produit beaucoup plus de gamètes parentaux (87 %) que de gamètes recombinés (13 %). Cela signifie que les allèles des deux gènes fournis par chaque parent de l’hybride F1 tendent à rester associés lors des méioses de l’hybride. Cela ne s’explique que si les deux gènes sont situés sur le même chromosome.

Le génotype des F1 peut alors s’écrire : vg+pu+//vg pu.

Exploitation du document 3

Le document montre des chromosomes homologues formés chacun de deux chromatides, appariés en prophase de la première division de la méiose. Ils tendent à se séparer sauf au niveau des chiasmas, au nombre de deux sur le cliché et sur la figure 1a ci-après. Le chiasma du milieu montre clairement qu’il peut être une zone d’échanges entre chromatides non sœurs homologues (figures 1b et 1c).


Figure 1

Bilan : explication des résultats en F2

La production au cours de méioses de gamètes recombinés ne peut s’expliquer que si les loci des deux gènes sont situés de part et d’autre d’un chiasma, comme le montre le schéma théorique de la figure 2 ci-après ; les échanges se font alors par crossing-over.

Puisque le pourcentage de gamètes recombinés est faible, c’est que la fréquence des crossing-over (donc des chiasmas) entre les deux gènes est faible, ce qui conduit à penser que les deux gènes sont proches l’un de l’autre sur le chromosome.

Une telle méiose conduit à deux gamètes parentaux et deux gamètes recombinés. Si un tel crossing-over avait lieu à chaque méiose, cela conduirait globalement à la production de 50 % de gamètes parentaux et 50 % de gamètes recombinés : cela ne correspond pas aux résultats expérimentaux. Cela est dû au fait que la position des chiasmas varie d’une méiose à l’autre. Pour un certain nombre de méioses, il n’y a pas de chiasma entre les loci des deux gènes et de telles méioses ne produisent pas de gamètes recombinés pour les deux gènes en jeu.


Figure 2 Une méiose conduisant à la formation de gamètes recombinés